工業(yè)機器人在自動化控制領(lǐng)域的實際應(yīng)用研究

楊志全

摘 要：機器人技術(shù)涉及多門學(xué)科，例如仿生學(xué)、人工智能、傳感技術(shù)、信息技術(shù)、機構(gòu)學(xué)、控制論、計算機等。機器人的應(yīng)用非常廣泛，例如建筑、科研、醫(yī)療、工業(yè)等，其中工業(yè)自動化控制中機器人的應(yīng)用非常普遍。自動化工業(yè)機器人標(biāo)志著一個國家工業(yè)自動化的水平。該文對工業(yè)機器人在自動化領(lǐng)域的實際應(yīng)用進行分析，希望能夠引起研究工業(yè)機器人自動化相關(guān)部門的重視。

關(guān)鍵詞：工業(yè)機器人 自動化控制 實際應(yīng)用

中圖分類號：TP242 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：1672-3791（2017）02（b）-0104-02

工業(yè)是一個國家發(fā)展的根本，機器人自動化是工業(yè)發(fā)展的命脈。加強工業(yè)機器人的自動化有利于工業(yè)的迅猛發(fā)展。雖然我國對工業(yè)機器人自動化控制領(lǐng)域加大了投入力度，但是工業(yè)機器人在自動化控制領(lǐng)域的應(yīng)用依然存在諸多問題，不僅阻礙了工業(yè)機器人自動化控制的發(fā)展，還造成了工業(yè)自動化生產(chǎn)的滯留，極大地限制了工業(yè)的發(fā)展。俗話說：“工欲善其事必先利其器”，強化工業(yè)機器人自動化控制能夠最大限度地提升我國工業(yè)的發(fā)展。該文對工業(yè)機器人在自動化控制領(lǐng)域的實際應(yīng)用研究進行分析。

1 工業(yè)自動化控制功能和特點

1.1 工業(yè)自動化控制功能

機器人自動化控制能夠?qū)崿F(xiàn)再現(xiàn)示教功能，機器人能夠通過指令完成相應(yīng)的示教過程，先將位置、速度、動作的代碼輸入進機器人控制系統(tǒng)，指令存在存儲器里，控制系統(tǒng)將代碼通過指令的方式傳輸給機器人操作系統(tǒng)，從而實現(xiàn)了示教的再現(xiàn)。其次，控制運動功能，是指通過操作系統(tǒng)對機器人的速度快慢、動作形態(tài)進行控制的功能[1]。

1.2 工業(yè)自動化控制特點

工業(yè)自動化機器人能夠解放人類的勞動力，能夠完成一些人類完成不了的危險和困難的任務(wù)。機器人與力學(xué)和結(jié)構(gòu)學(xué)有著緊密的聯(lián)系，要對其狀態(tài)進行描述可通過坐標(biāo)的方式，并通過改變相應(yīng)的坐標(biāo)控制機器人的動作。其次，工業(yè)自動化機器人需要賦予其智能任務(wù)，其才能夠按照人類的意識行動。改變工業(yè)自動化機器人的參數(shù)，其狀態(tài)會隨之變化，動作也會隨之變化?？梢酝ㄟ^信息庫對機器人進行操作、管理、決策。

2 組成和控制方式

2.1 機器人的組成

機器人主要由控制系統(tǒng)、驅(qū)動系統(tǒng)、主體構(gòu)成，主體包括手部、腕部、臂部，機器人的手部一般只有4～7個自由度，腕部只有2～3個自由度，臂部一般只有4～5個自由度；驅(qū)動系統(tǒng)包含動力機構(gòu)和傳動裝置；控制系統(tǒng)是對操作系統(tǒng)和驅(qū)動系統(tǒng)的控制。主要的裝置包含計算機控制、示教盒、傳感器接口、軸控制器、輔助設(shè)備控制等。其相應(yīng)的作用為使用微處理器和微型計算機進行指揮和調(diào)度機構(gòu)；通過記憶設(shè)備和人工示范，實現(xiàn)人機交互；傳感器相當(dāng)于人的感知器官，如聽覺、視覺、觸覺等，傳感器是感應(yīng)控制機器人的速度、位置和狀態(tài)的設(shè)備；控制配合機器人運動的輔助設(shè)備。各個裝置能夠獨立工作、互不干擾，但是能夠相互制約、相互協(xié)調(diào)，才能夠?qū)崿F(xiàn)機器人的自動化[2]。

2.2 機器人控制方式

其一是智能控制，機器人能夠通過傳感器接收周圍環(huán)境信息，并傳輸?shù)娇刂葡到y(tǒng)，控制系統(tǒng)分析并傳輸相應(yīng)的操作指令，使得機器人能夠智能自動地學(xué)習(xí)和適應(yīng)環(huán)境。其二是觸覺控制，機器人在進行工作時，要求提高機器人的效率、準(zhǔn)確度、安全，通過觸覺的方式感知周邊環(huán)境的影響，并做出相應(yīng)的動作；其三是示教控制，要求機器人的運動、行為、速度等都要有規(guī)范的動作，其位置和狀態(tài)都要控制；其四是點位控制，工業(yè)機器人在工作時，要求機器人能夠獨立判斷目標(biāo)與自身的距離，并選擇一條最近的道路進行工作[3]。

3 PLC技術(shù)應(yīng)用于機器人

PLC技術(shù)應(yīng)用于機器人主要是在過程控制、信息控制、順序控制、遠程控制、運動控制5個方面。其一，在過程控制，主要是對機器人進行模擬量的控制，例如溫度、壓力、電壓、電流等進行實施分析，并做出相應(yīng)的措施，改變當(dāng)前情況，且具有較為理想的效果；其二，信息控制，是指控制機器人的信息傳輸系統(tǒng)，主要有傳輸、處理、存儲、采集等，并且還具有信息自動分析的功能，PLC的應(yīng)用在工業(yè)機器人自動化方面做出巨大的貢獻；其三，順序控制，其擺脫了傳統(tǒng)的順序控制系統(tǒng)，其能分析任務(wù)的主次先后順序，并能夠?qū)崿F(xiàn)先后順序任務(wù)的操作；其四，遠程控制系統(tǒng)，PLC通過互聯(lián)網(wǎng)、移動終端和智能終端能夠?qū)崿F(xiàn)對工業(yè)機器人的遠程控制，即是通過遠程傳輸信息技術(shù)對機器人進行控制和傳輸操作指令；其五，運動控制，PLC技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)機器人準(zhǔn)確操作、要求機器人的精確度要高，PLC可以通過控制對象的運動軌跡實現(xiàn)準(zhǔn)確操作。PLC技術(shù)在工業(yè)機器人的應(yīng)用越來越廣泛，其技術(shù)越來越成熟，相信未來PLC技術(shù)必將使得工業(yè)機器人越來越智能、越來越自動化。

4 應(yīng)用機器人的領(lǐng)域

隨著科技水平的不斷提高，應(yīng)用機器人的領(lǐng)域越來越廣泛。工業(yè)機器人能夠代替人類開展一些高熱、低溫、有毒、有害、危險、繁重的任務(wù)，也能完成一些人類完成不了的任務(wù)。換句話說，機器人是代替人類完成環(huán)境惡劣的工作。

其一，工業(yè)領(lǐng)域，主要應(yīng)用在焊接機器人、材料搬運、檢測、裝配、噴漆和噴涂。焊接主要是把重量較大的器件實現(xiàn)焊接，例如船體的焊接，又或者高溫的焊接環(huán)境；材料搬運是把人類搬運不了的物品進行搬運，也能夠重復(fù)完成枯燥的搬運任務(wù)，例如快遞分揀和包裝等，使用機器人能夠提高搬運的效率；檢測是進行微波、紫外線等人類無法檢測的任務(wù)；裝配是指利用機器人進行繁雜、煩瑣、枯燥、重復(fù)的裝配任務(wù)；噴漆和噴涂把機器安裝在軌道上，使其能夠方便行動[4]。

其二，醫(yī)療領(lǐng)域，工業(yè)機器人在醫(yī)療方面主要是進行細(xì)微的手術(shù)，現(xiàn)今世界上已成功實現(xiàn)了首例智能機器人的手術(shù)，雖然手術(shù)較為簡單，但是其能夠體現(xiàn)智能機器人的發(fā)展，其能夠?qū)崿F(xiàn)病人的康復(fù)、轉(zhuǎn)運、救援、手術(shù)等，包括智能機器床、智能機器手術(shù)臺等智能設(shè)備。

其三，服務(wù)行業(yè)，服務(wù)行業(yè)也逐漸開發(fā)符合自身發(fā)展的智能機器人，現(xiàn)今我國部分服務(wù)企業(yè)已使用了智能機器人進行服務(wù)。例如，我國某咖啡廳已使用智能機器人進行服務(wù)，因為其智能機器人新穎，吸引了不少上門體驗的顧客，還有某公司已使用智能機器人進行前臺服務(wù)[5]。

5 結(jié)語

工業(yè)機器人的廣泛應(yīng)用正在日益改變著人類的生產(chǎn)和生活方式。機器人正在為提高人類的生活質(zhì)量發(fā)揮著重要的作用。綜合上述，我們對工業(yè)機器人自動化的功能和特點、機器人的組成和控制方式、PLC技術(shù)應(yīng)用于工業(yè)機器人、工業(yè)機器人應(yīng)用的領(lǐng)域都有了深刻的認(rèn)識。通過該文的闡述，希望能對工業(yè)機器人自動化控制的相關(guān)部門提供有效幫助，從而提高工業(yè)機器人自動化控制的效率，進而使得工業(yè)機器人更加智能和自動。

參考文獻

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[2] 柳倩，桂建軍，楊小薇，等.工業(yè)機器人傳感控制技術(shù)研究現(xiàn)狀及發(fā)展態(tài)勢——基于專利文獻計量分析視角[J].機器人，2016，3（5）：612-620.

[3] 曾慶龍.解放雙手，因我而變——智能機器人在自動化包裝領(lǐng)域的應(yīng)用技術(shù)[J].上海包裝，2015，12（2）：6-9.

[4] 中國科學(xué)院沈陽自動化研究所助力邁向“互聯(lián)網(wǎng)+”的智能制造[J].高科技與產(chǎn)業(yè)化，2015，6（3）：76-77.

[5] 王飛躍.機器人的未來發(fā)展：從工業(yè)自動化到知識自動化[J].科技導(dǎo)報，2015，9（21）：39-44.